Шлифовальный станок

Когда слышишь ?шлифовальный станок?, первое, что приходит в голову — банальная обработка стали. Но попробуй пройтись тем же кругом по сплаву с 0.3% скандия — и вместо зеркала получишь рытвины, будто по нему проехал гусеничный трактор. У нас в ООО Хунань Цзято Новые Материалы с этим столкнулись ещё в 2019, когда начали экспериментировать с шлифовальными станками для финишной обработки листов Аl-Sc.

Почему стандартные настройки не работают для сплавов со скандием

Большинство инженеров привыкло выставлять обороты по таблицам для дюрали. Но тут классический сценарий: взяли JET JBOS-5, выкрутили на 2800 об/мин — и через десять минут почувствовали запах горелой связки. Оказалось, скандий меняет теплопроводность так, что зона контакта перегревается даже при обильном охлаждении. Пришлось снижать до 1900 и ставить спецжидкость с антиадгезионными присадками.

Кстати, о кругах. Белые оксид алюминия — это прошлый век для таких задач. После трёх месяцев проб остановились на циркониево-корундовых зернистостью 46-60, но с мягкой связкой. Интересно, что китайские аналоги (типа ?Чжунюань?) давали неравномерный износ, хотя спецификации были идентичны европейским. Возможно, дело в чистоте абразива.

Самое неприятное — когда заказчик требует Ra 0.2 на детали с рёбрами жёсткости. Станки с ЧПУ тут не панацея: если угол подвода не совпадает с направлением проката, появляются микротрещины. Пришлось разрабатывать траекторию с перекрытием в 30% и контролировать вибрацию через акселерометры.

Как мы адаптировали советские станки для современных материалов

В цеху до сих пор работает 3Е711В 1987 года выпуска. Смешно, но именно он даёт стабильнее результат по разнородным заготовкам, чем новые Hahn&Kolb. Секрет в литой станине — демпфирование лучше, а главное, нет резонансных частот в рабочем диапазоне. Переделали только систему подачи СОЖ: поставили двухканальную с подогревом до 45°C (холодная жидкость вызывает конденсацию на заготовках).

Коллеги с завода ?Красный пролетарий? смеялись, когда мы начали экспериментировать с полимерными направляющими. Но именно это позволило убрать люфт в 0.02 мм, который критичен для тонкостенных профилей. Кстати, сейчас тестируем гибридную схему: чугунные салазки + фторопластовые вставки. Для серийного производства пока дороговато, но для опытных партий — идеально.

Заметил интересный эффект: при шлифовке алюминиево-скандиевых сплавов с содержанием скандия выше 0.5% лучше работает бесступенчатое регулирование. Видимо, из-за изменения пластичности. На старых станках пришлось ставить частотные преобразователи — без этого получались волны на поверхности при переходе на другой режим.

Типичные ошибки при работе с высокопрочными сплавами

Самая распространённая — пытаться снять за один проход больше 0.1 мм. Даже с охлаждением это приводит к термическому упрочнению поверхностного слоя. Потом фреза просто ломается при фрезеровке. У нас был случай, когда из-за этого испортили партию стоек для аэрокосмической отрасли — пришлось переплавлять.

Ещё не рекомендую экономить на фильтрации СОЖ. После перехода на систему с бумажными фильтрами (заменяем раз в смену) количество брака упало на 17%. Металлическая стружка от предыдущих операций впивается в круг и царапает поверхность. Особенно критично для продукции, которую поставляем через https://www.jthsa.ru — там требования по чистоте поверхности жёсткие.

Забывают про динамическую балансировку кругов. Кажется, что +/- 5 г не играют роли, но при работе с жаропрочными сплавами это даёт биение, которое глаз не видит, но стабильно ухудшает усталостные характеристики. Проверяем теперь лазерным виброметром каждые 50 часов работы.

Практические кейсы из опыта ООО Хунань Цзято Новые Материалы

В 2021 году делали партию пластин для крепления солнечных батарей МКС. Толщина 0.8 мм, допуск ±0.01. Использовали модифицированный шлифовальный станок с вакуумным прижимом. Главной проблемой оказалась упругая деформация — деталь ?всплывала? на 0.003-0.005 мм при снятии стружки. Решили шлифовать в два этапа: сначала черновой проход с обратным подпором, потом чистовой без него.

Для автомобильных штампов применяли другой подход: магнитный стол с адаптерами из немагнитной стали. Но тут выяснилось, что стандартные пассивирующие покрытия не работают — появлялись катодные пятна. Разработали собственную методику с изоляцией через эпоксидный компаунд.

Сейчас вот экспериментируем с ультразвуковой поддержкой. Пока сыро, но уже видно, что амплитуда колебаний 12-15 мкм снижает усилие прижима на 40%. Правда, ресурс кругов пока непредсказуем — от 20 до 200 часов. Думаем, это связано с резонансными явлениями в связке.

Что не пишут в паспортах на оборудование

Например, то, что европейские шлифовальные станки с системой ЧПУ часто имеют скрытые программные ограничения. Купили недавно Walter Helitronic — вроде всё по спецификациям, а при попытке сделать Trochoidal grinding выдаёт ошибку. Оказалось, нужно отдельно покупать лицензию на этот модуль. Пришлось писать свои макросы.

Тепловая стабильность — отдельная тема. Немецкие производители пишут про компенсацию, но на практике после 8 часов работы геометрия уплывает на 0.005-0.008 мм. Для наших сплавов это неприемлемо. Придумали эмпирическую формулу коррекции: к каждому размеру добавляем поправку, зависящую от температуры в цеху и времени непрерывной работы.

И главное — никто не предупреждает, что для разных партий сырья нужны разные подходы. Мы закупаем скандиевые слитки у трёх поставщиков, и у каждого — своя структура литья. При одинаковом химическом составе одна партия прекрасно шлифуется, а другая даёт выкрашивание. Так что теперь перед запуском в серию обязательно делаем пробные образцы.

Перспективные направления модернизации

Сейчас тестируем систему мониторинга по акустической эмиссии. Датчики стоят на суппорте, улавливают изменение спектра вибраций. Уже по первым 15 минутам можно спрогнозировать, сколько продержится круг. Особенно полезно для сложнопрофильных деталей, где визуальный контроль невозможен.

Интересное направление — гибридная обработка: лазерное упрочнение перед финишной шлифовкой. Пока дорого, но для ответственных деталей (типа кронштейнов в авиации) уже применяем. Получаем прирост усталостной прочности на 22-25%.

Из банального — переходим на индивидуальные настройки для каждого оператора. Заметил, что опытные рабочие интуитивно выбирают оптимальные режимы, даже не глядя в техпроцесс. Стали записывать их действия и формализовали в виде пресетов для станков с ЧПУ. Производительность выросла на 8% без замены оборудования.